为什么当重定向到文件时，stdout 需要显式刷新？

问题描述：

的行为printf()似乎取决于的位置stdout。

1. 如果stdout被发送到控制台，那么printf()就会进行行缓冲，并且在打印换行符后刷新。

2. 如果stdout重定向到文件，则除非fflush()调用，否则缓冲区不会被刷新。

3. 此外，如果在重定向到文件printf()之前使用stdout，则后续写入（到文件）将进行行缓冲，并在换行符后刷新。

什么时候是stdout行缓冲，什么时候fflush()需要调用？

每个的最小示例：

void RedirectStdout2File(const char* log_path) {
    int fd = open(log_path, O_RDWR|O_APPEND|O_CREAT,S_IRWXU|S_IRWXG|S_IRWXO);
    dup2(fd,STDOUT_FILENO);
    if (fd != STDOUT_FILENO) close(fd);
}

int main_1(int argc, char* argv[]) {
    /* Case 1: stdout is line-buffered when run from console */
    printf("No redirect; printed immediately
");
    sleep(10);
}

int main_2a(int argc, char* argv[]) {
    /* Case 2a: stdout is not line-buffered when redirected to file */
    RedirectStdout2File(argv[0]);
    printf("Will not go to file!
");
    RedirectStdout2File("/dev/null");
}
int main_2b(int argc, char* argv[]) {
    /* Case 2b: flushing stdout does send output to file */
    RedirectStdout2File(argv[0]);
    printf("Will go to file if flushed
");
    fflush(stdout);
    RedirectStdout2File("/dev/null");
}

int main_3(int argc, char* argv[]) {
    /* Case 3: printf before redirect; printf is line-buffered after */
    printf("Before redirect
");
    RedirectStdout2File(argv[0]);
    printf("Does go to file!
");
    RedirectStdout2File("/dev/null");
}

解决方案 1：

刷新stdout由其缓冲行为决定。缓冲可以设置为三种模式：（_IOFBF完全缓冲：等待直到fflush()可能为止）、_IOLBF（行缓冲：换行触发自动刷新）和（始终使用直接写入）。“对这些特性的支持由实现定义，并且可能通过和函数_IONBF受到影响。”[C99:7.19.3.3]setbuf()`setvbuf()`

“在程序启动时，三个文本流是预定义的，不需要明确打开 - 标准输入（用于读取常规输入）、标准输出（用于写入常规输出）和标准错误（用于写入诊断输出）。最初打开时，标准错误流未完全缓冲；当且仅当可以确定流不引用交互式设备时，标准输入和标准输出流才会完全缓冲。” [C99:7.19.3.7]

观察到的行为的解释

因此，实现会执行一些特定于平台的操作来决定是否stdout要进行行缓冲。在大多数 libc 实现中，此测试是在首次使用流时进行的。

1. 行为＃1很容易解释：当流用于交互式设备时，它是行缓冲的，并且printf()会自动刷新。

2. 现在也预计会出现情况 #2：当我们重定向到一个文件时，流会被完全缓冲，并且不会被刷新fflush()，除非您向其中写入大量数据。

3. 最后，对于仅对底层 fd 执行一次检查的实现，我们也理解了案例 #3。由于我们强制在第一个 stdout 的缓冲区进行初始化printf()，因此 stdout 获得了行缓冲模式。当我们将 fd 换出以转到文件时，它仍然是行缓冲的，因此数据会自动刷新。

一些实际的实现

每个 libc 在解释这些要求方面都有自己的自由，因为 C99 没有指定什么是“交互式设备”，POSIX 的 stdio 条目也没有对此进行扩展（除了要求 stderr 处于打开状态以供读取之外）。

1. Glibc。请参阅filedoalloc.c:L111。在这里我们用来stat()测试 fd 是否为 tty，并相应地设置缓冲模式。（这是从 fileops.c 调用的。）stdout最初有一个空缓冲区，它是在第一次使用流时根据 fd 1 的特征分配的。

2. BSD libc。非常相似，但代码更简洁！请参阅makebuf.c 中的这一行

解决方案 2：

您错误地组合了缓冲和非缓冲 IO 函数。这种组合必须非常小心，尤其是当代码必须是可移植的时。（编写不可移植的代码是不好的……）

最好避免在同一个文件描述符上组合缓冲和非缓冲 IO。

缓冲 I/O: fprintf() , fopen(), fclose(), freopen()...

无缓冲 IO : write()，，，...open()`close()`dup()

当您使用dup2()重定向 stdout 时。该函数不知道由 填充的缓冲区fprintf()。因此，当dup2()关闭旧描述符 1 时，它不会刷新缓冲区，并且内容可能会刷新到不同的输出。在您的案例 2a 中，它被发送到/dev/null。

解决方案

对于你的情况，最好使用freopen()而不是dup2()。这解决了你所有的问题：

1. 它刷新原始流的缓冲区FILE。（情况 2a）

2. 它根据新打开的文件设置缓冲模式。（情况 3）

这是您的函数的正确实现：

void RedirectStdout2File(const char* log_path) {
    if(freopen(log_path, "a+", stdout) == NULL) err(EXIT_FAILURE, NULL);
}

不幸的是，使用缓冲 IO 您无法直接设置新创建文件的权限。您必须使用其他调用来更改权限，或者可以使用不可移植的 glibc 扩展。请参阅fopen() man page。

解决方案 3：

您不应该关闭文件描述符，因此如果您希望仅在文件中打印消息，请删除close(fd)并关闭它。stdout_bak_fd